今天,媒體全球半導體觀察發文稱,因為智能手機和固態硬盤的強勁需求,第四季度的NAND Flash閃存將比之以前處于更加嚴重的缺貨狀態,言外之意,閃存可能要漲價了!
說到閃存,很多人都會想到運行內存和儲存內存,關心手機硬件的朋友應該都對CPU、GPU、屏幕和電池等部件非常熟悉,但是對于產品性能同樣非常重要的RAM(運行內存)和ROM(儲存內存)相信就沒有那么多人有很多了解了,今天的這篇文章,就先來說說儲存內存的那些事。首先,和CPU等不一樣,ROM的性能好壞的評價并不和計算能力相關,衡量一塊閃存和運存性能好壞的,只有兩個指標:數據讀寫速度和容量。
3D NAND為閃存容量打了興奮劑
關于容量,首先需要強調,手機儲存容量、固態硬盤(SSD)、U盤和SD卡等使用的都是一種叫做NAND的儲存介質,傳統的儲存介質還有機械硬盤(HHD),也就是傳統的光盤儲存。特點是斷電之后也能保持儲存的數據不丟失,可以作存儲數據用。而所謂的RAM(運行內存)則是通過某種電容(DRAM、SRAM或RRAM)儲存數據的,斷電之后數據馬上消失,但是數據吞吐速度及其迅速,這里不做深究。
我們都知道現在蘋果已經將自家的iPhone容量整體翻了一倍,從以前的16GB/64GB/128GB改為了32GB/128GB/256GB,所以即使今年的iPhone7銷售情況并不能比上去年的iPhone6s,但是對NAND閃存的需求量仍然上漲了接近一倍,再加上固態硬盤的價格持續走低,這種幾年前還是奢侈品的硬盤現在已經走進尋常百姓家,需求量也大大增長,這一切都促使著NAND閃存產量需要大幅增加。再加上2D NAND的生產線很多都為最新的3D NAND閃存騰了出來,而3D NAND技術,就是最近幾年閃存容量飛速增長的最大助力。
傳統的2D-NAND如果想要在同樣的芯片體積上增加儲存容量,需要NAND cell單元制程越做越小,這樣才能在單位面積中塞入更多的存儲單元,可是物理這個東西總是有極限的,在20nm工藝之后,隨著單元體積的進一步縮小,會帶來越來越嚴重的電子干擾現象,這就使得儲存芯片的可靠性與讀寫性能反而會降低。
在這種窘境下,3D NAND技術被提了出來,簡單來說就是將原來平面排列的NAND cell再加一個垂直方向上的堆疊,這種垂直方向的排列可以在微觀下數倍的增加可用體積,可是因為單個cell單元的體積極小,所以并不會在宏觀層面帶來體積增加。并且因為可用體積成倍增長,使用3D NAND堆疊的閃存可以用更加成熟的制程,所以三星、Intel等廠商生產的3D NAND閃存都是使用的30nm左右的制程,而不是20nm以下的制程,這也為3D NAND帶來了更加優秀的可靠性。例如目前20nm工藝下的MLC閃存的擦寫次數普遍是3000次,而使用了3D NAND技術的三星的V-NAND閃存可達35000次。
正是因為3D NAND技術的提出和普及,現在我們越來越多地看見在以前難以想象的1TB SD卡這樣的怪獸級儲存設備,而在相同的芯片體積下,手機的ROM和電腦的SSD等也有著越來越大的儲存容量??上У氖沁@項擁有光明前景的技術在國內無人能夠掌握,三星和Intel等廠商已經能夠制造36、48層甚至是64層的3D NAND堆疊,國內前段時間也傳出中芯將在武漢花費160億美元建立DRAM和NAND工廠,可是就現在的情況來看,國內廠商僅僅能夠生產出4層堆疊的3D NAND,和業界巨頭來比還相去甚遠。
eMMC傳輸協議已近黃昏,三星、蘋果為了新標準互不相讓
除了容量,讀寫速度也是制約使用體驗的因素之一,想必所有人都嘗到過游戲、應用加載過慢的痛苦,但是隨著各家廠商提出新的標準規格,近年來小到不起眼的手機內存也迎來了突飛猛進的發展?,F在的內存標準規格可以分為3類,一是傳統的eMMC,再就是分別由三星和蘋果提出的UFC標準和NVMe標準。
其實這些標準就是在NAND存儲芯片的基礎上,再加上了控制芯片,接入標準接口,進行標準封裝,形成一個高度集成的儲存模塊。有點像手機中的SoC,將所有需要的東西都塞到一個模塊中,方便手機制造商直接拿來裝在主板上,簡化了產品研發的流程。不過這三種標準更多的只是在接口和數據傳輸協議上的標準,在存儲介質上,都是使用的NAND閃存。
eMMC在之前一直都是業內主流的內存標準,通俗的來說,eMMC=NAND閃存 閃存控制芯片 標準接口封裝,UFS和NVMe也都是如此,不同之處在于閃存控制芯片和接口協議不一樣。eMMC從eMMC4.3一路發展到4.4、4.5直到現在的5.0,傳輸速度也從50MB/S一路狂飆到200MB/S直到現在eMMC5.0的400MB/S,再往后還有eMMC5.1高達600MB/S的傳輸速度。
不過用三星的話來說,eMMC標準的潛力已經被榨干了,UFS標準才是未來。eMMC在一段時間里只能夠讀取或者寫入一種狀態,而UFS2.0支持同時讀寫數據,并且在傳輸速度上可以達到780MB/S。在功耗方面,雖然在滿載工作時功耗比eMMC高,但是待機狀態下卻低得多?,F在使用了UFS2.0的手機已經很多了,使用了高通驍龍821、820和三星Exynos 8890等處理器的手機都已經支持UFS 2.0。
不過蘋果一向在硬件上愛默默地堆料,使用了NVMe協議的iPhone6s和iPhone7讀寫速度都達到了三星S7的2倍以上,所以說iPhone的流暢不僅僅是系統的問題,在硬件上,蘋果可一直都是領先安卓陣營的。不過據說在隨機讀寫速度這一項上,UFS2.0的表現要優于NVMe,這代表著在日常復雜的使用環境中,UFS是有優勢的。并且據說三星即將推出UFS2.1標準,讀寫速度可以達到讓人咋舌的1.5GB/S。
近期就有傳言稱華為將要發布的麒麟960處理器就將支持UFS2.1,而作為三星自家的標準,也有很有可能出現在三星的手機中,不知道最后誰能夠成為第一個在存儲速度上打敗iPhone的手機廠家。